Способ экстакционного выделения цезия или/и стронция из водныхрастворов - SU508476A1

Описание

является способ

Предметом изобретения цезиевых или/и экстракционного выделеиия водиых растворов стронциевых катионов из их растворителей и при помощи органических может при.меняться в гидрометаллургии редких щелочных металлов.

Известен способ извлечения цезия из кислых растворов, например способ извлечения радиоактивного цезия-137 из растворов продуктов реакции расщепления при помощи нитробензола. При этом к кислому раствору, содержащему цезий, или к органической нитробензольной фазе, содержащей то же вещество , прибавляют вещество из группы, включающей иолийодид, йодид висмута, фосфорномолибденовую кислоту, триспирокатехинмышья ( кислоту и т. п. Избирательность, выраженная по откощению к щелочному металлу , дается экстракционными константами обмена в реакциях типа

СЗвода Т Морг CiSopr Г Мвода

где М+ - ИНОЙ щелочной металл, чем цезий, или щелочноземельиый металл. Зиачения этих коистант следующие: 5 для Rb+, 40 для К, 100 для ЫИ4 , 1500 для Na+, 10000 для Li+. Константа обмена для водорода приблизительно такая же, как для натрия.

Ьыщеперечисленные реактивы, однако, не годятся для практического использования: полийодиды - из-за коррозионного воздействия, фосфорномолибденовой кислотой можно воспользоваться лищь для экстрагирования цезия в 1;ебольп1их 1 онцентр;ии1ях, которые не прелыи1аюг Ш- моля цезия. Ир:т использовании трехйо,п стого висмута изнлеение следует производить в уксуснокислой среде с тем, чтобы можно было .. удовлетворительного коэффициента распределения:

Дез - (Ccs)o/(Ccs)B

где Дс:й - коэффициент распределения цезия;

( - концентрация цезия в органической фазе:

(Ccsjii - концентрация цезия в водкой фазе после ос щестзлен;1;; экстрагирования.

Недостатком всех выщеперечисленных вещестз является то, что в водный раствор цезия или в нитробензол следует прибавлять зна-лтельное количество реактива, причем часть прибавленных реактивов остается в обработанном растворе, загрязняя его. Это существенно усложняет дальнейщую обработку радиоактивных отбросов. Следующим недостатком вышеприведенных веществ является их недостаточная стойкость нод воздействием

окислите;1ь 1ых или восстановительных веш ,еств.

Вещества, применяемые для экстрагирования иезия из водных растворов, как, например , фонолы, диникриламииы, тетрафенилборитан , могут быть использова;1ы лишь в щелочной среде, что в некоторых случаях невыгодно , например при экстрагироваиии цезия из растворов продуктов реакции расщепления.

Что касается извлечения стролция, возникщего , например, при расщеплении ядерного топлива, до сих пор обычно используют способы , основывающиеся иа осаждении и кристаллизации . Для непрерывной обработки, однако, более выгодны способы экстрагирования. Одним из этих способов является экстракция 137 Cs и 90 Sr органической фазой, содержащей диэтилгексилортофосфорную кислоту и 4-втор-бутил-2 (а-метил - бензил) фенол. Недостаток спОСоба заключается в том, что кислые растворы продуктов расщеплепия иосле обработки следует нейтрализовать до рН 7.

С целью проведения ироцесса извлечения в диапазоне рН от -1 до +12 в предлагаемом способе в качестве экстрагепта используют металлодикарболлидозые соединения, имеющие анион с общей формулой

.(l-R-2--R C,B,)(-),

где М - трехвалентный металл, относящийся к группе, включающей железо, кобальт и никель, с выгодой кобальт;

R и R - атомы водорода или алкилы или арилы с 1-7 атомами углерода;

X - галоген,

а У - целое число от О до 3,

в цолярном нитроорганическом растворителе или в том же растворителе, но с добавкой электрически нейтрального вещества, содержащего активную группу С-О-С. Полярны .м нитроорганическим растворителем может быть вещество, выбранное из грхппы, включающей нитробензол, нитротолуол, нитропропан , нитрометаи, дииитрохлорбензол и их смеси , причем при необходимости можно использовать полярный нитрооргаиический растворитель , разбавленный неиолярным растворителем , нацрцмер тетрахлорметаном. Электрически нейтральным веществом, содержащим активную С-О-С, может быть вещество , способное связывать ион , например полиэтилеигликоль.

В соответствии с цзобретеццем цезиевые лли/и стропциезые катиоиы экстрагируют нитробензоловым или иным раствором соли ипа MZ, где М - например, литий, натрий лли катион оксония или соли тииа MZg, 1де М - это кальций или магиий. Аиионом Z 3 этом случае является металлодикарболлидовый анион ио выщеприведеииой формуле.

Изобретение основано на обнаружении того факта, что вышеприведенные соли проявляют высокое средство к иитробеизолу, что снижает потери реактива в водиой фазе, отходящей при экстракции. Растворимость реактива в

органической фазе можио повысить введением алкилов или арилов в металлодикарболлидовый анион.

По сравнению с ранее нрименяемыми реактивами группа металлодикарболлидовых анионов ироявляет исключительную растворимость цезиевых или/и строициевых металлодикарболлидовых солей в органическом растворителе при незначнтелькой растворимости

0 их в воде. Эти соли обладают высокой стойкостью но отноишнию к сильно окисляющей среде , например к разбавленной азотной кислоте , перекиси водорода, катионам с окисляюHUIM действием, длительно.му воздействию

5 воздуха и т. ц. Это относится особенно к анионам , содержащим кобальт в качестве центрального атома . Анионы, содержащие в качестве центрального атома кобальт и одновременно замещенные галогены в карболли0 довой части, стойки даже ио отнощению к свободнььм галогенам и весьма устойчивы к сольволитическому воздействию кислой и щелочной сред.

Коэффициент разделения Дсв для следов

цезия у вышеприведеииых .металлокарболлидовых реактивов отвечает --в зависимости от концентрации liNOs до 2 молей HNOa - отцощению

концентрация реактива

Дез : 1000 концентрация HNOj

Реэкстракцию цезия или/И стронция из органической фазы в водную осуществляют минеральиой кислотой, аммоиийцой солью или

разбавлением органического растворителя иным растворителем.

Изобретение далее использует тот факт, что при воздействии органического соед}шения, сиособного связывать ион Sr+ и содержапдего

груину С-О-С, па ион Sr возникает объСМИ1СТЫЙ гидрофобны катион, который в присутствии гидрофобных анионов, легко переходящих в органическую фазу, может быть переведеи п нодходяи1ий оргаиический растворитель .

К органическим соедииениям, содержащцм группу С-О-С, относятся, например, циклические полиэфиры, соединения, называемые криптата.ми, по,тииропиленгликоли и полиэтиленгликоли , а также эфиры и другие продук14 )1 этих соеди)1ений.

Гидрофобными анионами, легко иереходящимл в оргаиическую фазу, являются, например , выщенриведенный металлодикарболлидовый аниоц

(1 -R--R--C2B9 yXy) ,(-

дипикриламиновый, тетрафенилборатовый, полийодид , полибромид, анион фосфорномолибдеиовой КИС.ТОТЫ, анионы замещенных или

незамещенных триспирокатехинмыщьяковых

кислот, йодидов висмута и т. и.

В присутствии органических растворителей,

содержаниях группу С-О-С и гидрофобных анионов, легко перехпляших в опган;-гческ Ю

Реферат

Формула